基因表達(dá)和調(diào)控-現(xiàn)代生物學(xué)導(dǎo)論ppt課件

1、10 基因表達(dá)和調(diào)控10.1 基因突變10.2 原核生物基因的表達(dá)與調(diào)控10.3 真核生物基因的表達(dá)與調(diào)控10.4 基因與人類疾病10.5 HIV的構(gòu)造與分子遺傳機(jī)制.細(xì)胞中核酸序列的改動(dòng)經(jīng)過基因表達(dá)有能夠?qū)е律镞z傳特征的變化。這種核酸序列的變化稱為基因突變(mutation) 。10.1 基因突變基因突變可以是DNA序列中單個(gè)核苷酸或堿基發(fā)生改動(dòng)，也可以是一段核酸序列的改動(dòng)。DNA序列中涉及單個(gè)核苷酸或堿基的變化稱為點(diǎn)突變。在一個(gè)基因內(nèi)發(fā)生的點(diǎn)突變通常有兩種情況：一是一種堿基或核苷酸被另一種堿基或核苷酸所交換；二是一個(gè)堿基的插入和缺失.一種堿基被另一種交換 點(diǎn)突變交換.同義突變錯(cuò)義突變 點(diǎn)

2、突變交換.錯(cuò)義突變的例子鐮狀細(xì)胞貧血癥編碼血紅蛋白b肽鏈上一個(gè)決議谷氨酸的密碼子GAA變成了GUA，使得b肽鏈上的谷氨酸變成了纈氨酸，引起了血紅蛋白的構(gòu)造和功能發(fā)生了根本的改動(dòng). 點(diǎn)突變插入或缺失會(huì)呵斥翻譯過程中其下游的三聯(lián)密碼子都被錯(cuò)讀，產(chǎn)生完全錯(cuò)誤的肽鏈或肽鏈合成提早終止。. 基因突變的緣由多種多樣：DNA復(fù)制錯(cuò)誤呵斥堿基的交換、插入或缺失等自發(fā)突變外界要素如某些化學(xué)物質(zhì)誘變劑、紫外線、電離輻射等也能夠誘導(dǎo)基因突變的發(fā)生DNA損傷或突變的修復(fù)機(jī)制基因突變改動(dòng)了蛋白質(zhì)酶的構(gòu)造與功能，能夠使生物體的形狀、構(gòu)造、代謝過程和生理功能等特征發(fā)生改動(dòng)，嚴(yán)重的突變那么影響生物體的生活力或?qū)е律飩€(gè)體的死

3、亡。.DNA轉(zhuǎn)錄和RNA翻譯，即遺傳信息從基因流向RNA又流向蛋白質(zhì)的過程總稱為基因表達(dá)基因表達(dá)可以在不同的程度上進(jìn)展調(diào)控，如控制基因的開啟、封鎖和活性的大小，影響和控制轉(zhuǎn)錄和翻譯等都屬于基因表達(dá)的調(diào)控在高度復(fù)雜的生物細(xì)胞及其多種多樣的代謝過程中，基因的表達(dá)是高度有序的。10.2 原核生物基因的表達(dá)和調(diào)控. 乳糖支配子學(xué)說乳糖進(jìn)入腸道后，大腸桿菌會(huì)立刻制造出一些特殊的酶，其中最主要的為b-半乳糖苷酶，來吸收和利用作為細(xì)胞能源的乳糖。法國(guó)科學(xué)家Monod和Jacob發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌在不含乳糖的葡萄糖培育基中不會(huì)分泌b-半乳糖苷酶；相反，含有乳糖時(shí)，會(huì)合成b-半乳糖苷酶，使乳糖水解。經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)

4、后，他們又發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌在沒有乳糖的環(huán)境中不產(chǎn)生編碼b-半乳糖苷酶的mRNA。1961年，他們提出了一種模型即乳糖支配子學(xué)說。. 乳糖支配子學(xué)說構(gòu)造基因：編碼b-半乳糖苷酶Z、透性酶Y和硫半乳糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶A的基因。支配子：包括啟動(dòng)子、支配基因和構(gòu)造基因調(diào)理基因、阻遏蛋白乳糖+阻遏蛋白，改動(dòng)阻遏蛋白的外形.原核生物支配子，真核生物？10.3 真核生物基因的表達(dá)和調(diào)控真核生物基因表達(dá)與調(diào)控的復(fù)雜性：1真核生物具有由核膜包被的細(xì)胞核，其基因的轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細(xì)胞核中，而翻譯那么發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中2真核生物基因數(shù)目比原核生物多，大多數(shù)基因除了有不起表達(dá)作用的內(nèi)含子，另外還有更多調(diào)理基因表達(dá)的非編碼序列，真核生

5、物所轉(zhuǎn)錄的前體mRNA必需經(jīng)過加工成熟后才進(jìn)入表達(dá)階段。.真核生物基因表達(dá)與調(diào)控的復(fù)雜性.真核生物基因表達(dá)與調(diào)控的復(fù)雜性：(3) 真核生物染色質(zhì)由DNA與5種組蛋白結(jié)合組成，它們折疊和纏繞構(gòu)成核小體，核小體及染色質(zhì)進(jìn)一步折疊纏繞構(gòu)成超級(jí)構(gòu)造形狀的細(xì)胞分裂中期染色體。染色質(zhì)的構(gòu)造對(duì)基因的表達(dá)起總體控制造用。.4 化學(xué)信號(hào)包括某些激素的誘導(dǎo)控制造用。5基因組內(nèi)DNA的化學(xué)修飾6發(fā)育過程中高度分化的機(jī)制.真核生物基因表達(dá)的調(diào)控可發(fā)生在不同程度上.10.4 基因與人類疾病精妙的基因表達(dá)和調(diào)控機(jī)制，保證了細(xì)胞中DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯和各種代謝反響的高效和有序性，從而保證了生命的安康。由于環(huán)境要素，或遺

6、傳要素，或環(huán)境與遺傳要素的相互作用等，都能夠?qū)е禄蛲蛔兊陌l(fā)生，也能夠?qū)е禄虮磉_(dá)調(diào)控的失常。其結(jié)果便呵斥了某些與基因相關(guān)的人類疾病的發(fā)生。從分子程度來解釋某些與基因表達(dá)相關(guān)的人類艱苦疾病為基因診斷和治療提供了根據(jù)。. 癌癥癌是細(xì)胞生長(zhǎng)與分裂失控引起的疾病，其根源是體細(xì)胞中調(diào)理細(xì)胞生長(zhǎng)與分裂的基因異常表達(dá)。控制細(xì)胞生長(zhǎng)與分裂的基因發(fā)生突變可以是隨機(jī)自發(fā)的突變，更多的是一些環(huán)境因子作用的結(jié)果。例如，某些致癌因子、化學(xué)誘變劑、X射線、放射性輻射、病毒感染等都能夠引起基因發(fā)生突變，使細(xì)胞生長(zhǎng)與分裂失控，從而引發(fā)癌癥。.逆轉(zhuǎn)錄病毒癌基因病毒的多種復(fù)制方式病毒學(xué)家Temin： 逆轉(zhuǎn)錄RNADNAVarm

7、us和Bishop： RSV中的src基因 第一個(gè)癌基因 1987年諾貝爾獎(jiǎng).癌基因來源于原癌基因原癌基因是一些與調(diào)理和控制細(xì)胞生長(zhǎng)、分裂和細(xì)胞周期相關(guān)的基因。原癌基因的構(gòu)造變化或者失控就會(huì)演化成癌基因。4種類型的突變.癌的發(fā)生是一個(gè)多次突變積累的復(fù)雜過程細(xì)胞凋亡發(fā)生異常.10.5 HIV的構(gòu)造與分子遺傳機(jī)制艾滋病的英文縮寫AIDS的全稱為獲得性免疫缺陷綜合癥acquired immune deficiency syndrome。引起艾滋病的元兇是一種人類免疫缺陷病毒HIV的構(gòu)造.HIV的分子遺傳過程HIV基因組RNA進(jìn)入T淋巴細(xì)胞，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以HIV的RNA為模板，產(chǎn)生了與RNA互

8、補(bǔ)的DNA鏈。前病毒DNA轉(zhuǎn)錄生成新的RNA片段，同時(shí)合成衣殼蛋白等，在宿主細(xì)胞中，新合成的RNA、逆轉(zhuǎn)錄酶及蛋白質(zhì)等又裝配生成更多的病毒顆粒，它們以出芽的方式從宿主細(xì)胞中釋放出來，又去攻擊其他的T淋巴細(xì)胞。.細(xì)胞中核酸序列的改動(dòng)稱為基因突變，它有能夠?qū)е律镞z傳特征的變化。DNA序列中涉及單個(gè)核苷酸或堿基的變化稱為點(diǎn)突變，點(diǎn)突變包括堿基或核苷酸的交換和插入或缺失。 乳糖支配子學(xué)說解釋了大腸桿菌細(xì)胞中編碼b-半乳糖苷酶基因表達(dá)的調(diào)控原理。絕大多數(shù)真核生物細(xì)胞不存在類似于原核生物的支配子。真核生物細(xì)胞基因的表達(dá)調(diào)控要比原核生物復(fù)雜得多，且可以發(fā)生在不同的程度上。 癌是細(xì)胞生長(zhǎng)與分裂失控引起的疾病，其根源是體細(xì)胞中調(diào)理細(xì)胞生長(zhǎng)與分裂的基因異常表達(dá)。引起艾滋病的元兇是一